[发明专利]一种铸锭过程中去除多晶硅硬质夹杂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅材料领域，尤其涉及一种铸锭过程中去除多晶硅硬质夹杂的方法。

背景技术

多晶硅锭铸锭过程中，受碳环境、氧环境以及受脱模剂的影响，铸锭过程中将产生氮化硅、碳化硅等硬质夹杂。随着回收料的反复利用，硬质夹杂在硅料中将越来越多，硬质夹杂的出现导致硅锭切割过程中硅片出现线痕而报废，甚至造成包括断线停机、硅块报废等损失，导致部分硅料受夹杂物的影响不可使用或降级使用。因此，如何除去硬质夹杂已经成为制备多晶硅锭的难点问题之一。

公开号为103122482A的中国申请公开了一种制备高纯度多晶硅的方法，该方法包括：提供过滤件，在过滤件上设置熔融状态的硅料，使所述熔融状态的硅料中的硅液与难熔杂质分离，得到纯化后的硅液，所述在过滤件上设置熔融状态的硅料进一步包括两种方式：第一种方式使用的过滤件为底部设有通孔的坩埚，然后将该坩埚置于另外一个铸锭坩埚上，加热过滤件使过滤件中的硅料熔化，熔融状态的硅料在过滤件上受重力作用向下流动，从而被过滤件过滤，过滤后的硅料掉入铸锭坩埚中进行定向结晶生长；第二种方式需要单独提供能够熔融硅料的熔炼坩埚，然后将熔炼坩埚中熔融的硅料倒洒在过滤件上，该熔融的硅料从而被过滤件过滤，过滤后的硅料掉入铸锭坩埚中进行定向结晶生长。这两种方式操作都比较复杂，提纯成本高，提纯效率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种铸锭过程中去除多晶硅硬质夹杂的方法，该方法工艺简单，提纯效率高，成本较低，提纯后的多晶硅中杂质较少。

本发明提供了一种铸锭过程中去除多晶硅硬质夹杂的方法，包括以下步骤：

提供过滤网，在坩埚中填装硅料，将所述过滤网置于硅料底部或顶部，加热使所述硅料全部熔化形成硅液，所述过滤网在重力和浮力的作用下携带所述硅液中的硬质夹杂上浮于硅液顶部或下沉于硅液底部；所述过滤网的熔点大于硅的熔点，且对硅液无污染；

调节热场，使所述硅液进行定向凝固结晶，得到多晶硅。

所述过滤网受到重力和浮力的作用，当所述过滤网的重力大于浮力时，所述过滤网携带所述硅液中的硬质夹杂下沉于硅液底部；当所述过滤网的浮力大于重力时，所述过滤网携带所述硅液中的硬质夹杂上浮于硅液顶部，在上浮或下沉过程中，所述硅液从过滤网中的网孔流出，而部分硬质夹杂因体积较大无法穿过网孔从而留在过滤网上，再通过这些硬质杂质的架桥作用而形成滤渣层实现深层过滤，从而进一步过滤除去硅液中剩余的硬质夹杂。

优选地，所述过滤网的网孔孔径为0.02～5cm。

优选地，所述过滤网上还附加有外力的作用。提供外力作用使所述过滤网携带所述硅液中的硬质夹杂上浮于硅液顶部或下沉于硅液底部，在外力作用下，所述过滤网能够更加均匀地过滤硅液，所述过滤网的位置、高度以及过滤速度可控，过滤效果较好，同时所述过滤网与硅液的接触时间短，可以避免过滤网对硅液的污染，过滤后，所述过滤网可以重复使用。

更优选地，所述外力由设置在坩埚上的提拉装置提供，所述提拉装置与所述过滤网固定连接，所述提拉装置提供外力使所述过滤网上浮于硅液顶部或下沉于硅液底部。

所述提拉装置具体不限，只要能够为所述过滤网提供外力使其上浮于硅液顶部或下沉于硅液底部且不影响硅液结晶即可，可为现有技术常用的装置，如设置在坩埚顶部并与所述过滤网固定连接的石墨绳或石墨杆。

优选地，得到所述多晶硅后，将所述多晶硅中的过滤网切除。

优选地，在进行定向凝固结晶之前，将携带有硬质夹杂的过滤网提出硅液。

所述携带有硬质夹杂的过滤网可以置于硅液中，进行定向凝固结晶后得到多晶硅，然后将多晶硅中的过滤网切除，或在进行定向凝固结晶之前，将所述携带有硬质夹杂的过滤网从硅液中提出，得到纯化后的硅液，这样可以避免硅液的损失，同时所述过滤网可以重复使用。

更优选地，采用设置在坩埚上的提拉装置将携带有硬质夹杂的过滤网提出硅液。

优选地，所述过滤网是由C/C材料、碳纤维基复合材料、陶瓷基复合材料、石墨、碳化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化硅和磷化镓中的至少一种制成。

更优选地，所述石墨包括石墨纸或石墨布。

更优选地，所述碳化硅、氮化硅、氧化铝、二氧化硅和磷化镓中的至少一种沉积在C/C材料、碳纤维、石墨纸或石墨布表面。

沉积方法为现有常规的方法。

优选地，所述过滤网的网孔形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形或其他不规则的形状，具体可以根据实际需要来选择。

所述过滤网中的网孔数目不限，具体可以根据实际需要来选择。